羅慧娉 方銳 蔣家琪

(復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻咽喉科研究院 上海 200031)

支氣管異物是耳鼻咽喉頭頸外科的常見急危重癥，一旦確診或可疑，需盡快行支氣管鏡檢查。支氣管鏡檢查是一項高風(fēng)險的侵入性操作，技術(shù)含量高，手術(shù)者需要具備相當(dāng)豐富的經(jīng)驗。支氣管異物又以兒童多見，80%以上在5 歲以內(nèi)，這進(jìn)一步增加了支氣管鏡檢查的難度和風(fēng)險，不熟練的操作可能導(dǎo)致呼吸道出血、氣胸，嚴(yán)重者甚至窒息、死亡[1-3]。以往訓(xùn)練基于真實病例的操作，不僅增加患者的痛苦和風(fēng)險，在現(xiàn)在嚴(yán)峻的醫(yī)療環(huán)境下，更將年輕醫(yī)師置于高風(fēng)險的位置。本研究旨在建立一種3D打印的高仿真支氣管模型，觀察初學(xué)者在高仿真模型下對硬支氣管鏡檢查的學(xué)習(xí)過程，評估該模型的效果。

1 資料與方法

1.1 支氣管鏡檢查模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的建立 提取我院放射科CT(Siemens，Germny)肺部掃描的DICOM文件。掃描參數(shù):管電壓120 kV，電流100 mA，層厚2 mm。排除肺部腫瘤、器質(zhì)性病變及炎性病變等。將DICOM文件導(dǎo)入MIMICS軟件，與掃描的支氣管模型數(shù)據(jù)比對，進(jìn)行支氣管的三維重建。將重建的數(shù)據(jù)調(diào)整為中空的支氣管三維數(shù)據(jù)STL格式文件，導(dǎo)入3D打印機(jī)。選取不同硬度的透明硅膠材質(zhì)，根據(jù)不同年齡段按比例打印出不同尺寸的高仿真支氣管模型。

將以上打印的2歲兒童支氣管模型，與包含完整聲門下以上氣道的AirSim Trucorp兒童頭部模型在聲門下段連接(圖1)。支氣管鏡檢查器械采用STORZ硬支氣管鏡及異物鉗。在支氣管內(nèi)鏡下檢查打印的支氣管模型，觀察各支氣管分支，顯示較逼真的解剖結(jié)構(gòu)。

圖1 與AirSim Trucorp兒童頭部模型連接的3D打印支氣管

1.2 支氣管鏡檢查模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的評估 8名未操作過支氣管鏡檢查異物取出術(shù)的低年資耳鼻咽喉頭頸外科醫(yī)師經(jīng)過解剖及操作理論培訓(xùn)，熟記操作步驟及注意事項后，在3D打印支氣管模擬訓(xùn)練系統(tǒng)上進(jìn)行2 h的模擬訓(xùn)練。訓(xùn)練內(nèi)容為置入支氣管鏡，檢查并發(fā)現(xiàn)氣管隆嵴部位嵌頓花生等異物(圖2)，鉗夾異物并完整取出。記錄并比較訓(xùn)練前后連續(xù)5次鉗夾異物取出平均成功率，3次支氣管鏡檢查異物成功取出的平均時間，并進(jìn)行操作前后信心指數(shù)問卷評分。

圖2 嵌頓在3D打印支氣管隆突部位的圖釘異物

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 調(diào)查數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，手術(shù)時間、成功率及問卷評分記錄以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。所有數(shù)據(jù)的比較采用配對樣本t檢驗，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

對低年資醫(yī)師的調(diào)查顯示，使用3D打印支氣管模型進(jìn)行硬支氣管鏡檢查異物取出術(shù)訓(xùn)練后，連續(xù)5次鉗夾異物取出平均成功率從12.5%±10.4%提高到57.5%±16.7%，3次支氣管鏡檢查異物成功取出平均時間從(14.1±2.3)min減少到(7.8±1.3)min，對使用及指導(dǎo)學(xué)生操作支氣管鏡等各方面信心指數(shù)均有提升。上述所有指標(biāo)均顯示差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05；表1)。

表1 使用3D支氣管模型訓(xùn)練前后支氣管鏡檢查異物取出術(shù)的平均成功率、平均時長和信心指數(shù)的比較

注：信心指數(shù)：1=完全沒有信心，5=非常有信心

3 討論

模擬訓(xùn)練是醫(yī)療教學(xué)過程中一種非常有效的培訓(xùn)方式，對于臨床少見操作及涉及高危風(fēng)險的操作尤其有價值。支氣管異物取出術(shù)具有較高的風(fēng)險且部分病例需要緊急處理，在目前的醫(yī)療環(huán)境下，該病例更多地向大型醫(yī)院集中，縣市級醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科醫(yī)師得到鍛煉的機(jī)會愈發(fā)減少，低年資耳鼻咽喉頭頸外科醫(yī)師在處理支氣管異物時也往往承受較高的心理負(fù)擔(dān)。因此，在支氣管異物手術(shù)教學(xué)中很有必要開展硬支氣管鏡檢查的模擬訓(xùn)練[4-5]。

軟管支氣管鏡的模擬訓(xùn)練多有報道，但硬支氣管鏡的模擬訓(xùn)練國內(nèi)外均較少有文獻(xiàn)報道。對支氣管鏡模擬訓(xùn)練的meta分析顯示，模擬訓(xùn)練可以起到很好的訓(xùn)練效果，且動物或硅膠模型的訓(xùn)練效果優(yōu)于虛擬訓(xùn)練[6]。硬支氣管鏡模擬訓(xùn)練的動物模型以豬支氣管為主，雖然與人類呼吸道相比，在組織彈性方面具有較高的相似度，但是在解剖結(jié)構(gòu)上仍然存在一定的差異，如會厭更長、更高，喉部更靠前，右肺上葉支氣管開口更靠近氣管隆嵴等[7]。而且豬肺模型尺寸限制在8～12歲的兒童大小，無法精確模擬5歲以下幼兒等常見病例的更細(xì)支氣管尺寸。目前市售的硅膠呼吸道訓(xùn)練模型以麻醉科氣管插管訓(xùn)練為主，一般均具有較高仿真度的咽喉部結(jié)構(gòu)，但支氣管段因其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，仿真程度較差。我們結(jié)合支氣管三維重建與3D打印技術(shù)制作的高仿真人體支氣管模型，還原了支氣管結(jié)構(gòu)，并可根據(jù)不同年齡段打印不同尺寸、不同硬度的支氣管，更好地模擬了支氣管結(jié)構(gòu)。3D打印模型訓(xùn)練操作便捷，耐用，具有成本優(yōu)勢。此外，動物模型的使用還存在倫理、保存以及生物安全等方面的問題。

3D打印支氣管模型的評估結(jié)果顯示，具有較高的仿真度。支氣管鏡檢查異物取出術(shù)的平均成功率從12.5%±10.4%提高到57.5%±16.7%，平均時間從(14.1±2.3)min減少到(7.8±1.3)min，顯示該訓(xùn)練系統(tǒng)能顯著提高低年資醫(yī)師操作的熟練程度和自信心，達(dá)到較好的訓(xùn)練效果。該模擬訓(xùn)練系統(tǒng)與真實患者環(huán)境相比較，風(fēng)險為零，可實時指導(dǎo)并糾正動作細(xì)節(jié)，反復(fù)針對性訓(xùn)練，進(jìn)一步提高操作的準(zhǔn)確性，快速縮短學(xué)習(xí)曲線。

我們觀察到3D打印支氣管模型在組織彈性上還存在一定不足，暴力性的操作會引起模型支氣管壁的破裂。該模型無法模擬出血、起霧等真實操作中可能出現(xiàn)的問題。后續(xù)將對模型做進(jìn)一步的改進(jìn)，使其更加接近真實患者環(huán)境。對教學(xué)方法、異物種類等設(shè)計不同的教案以達(dá)到更好的教學(xué)效果。本研究總體評估顯示該模擬訓(xùn)練系統(tǒng)能夠提供較好的訓(xùn)練效果，適合臨床教學(xué)使用。